Robôs voadores!

Robôs também voam! Bem... alguns robôs voam. E nós também temos pesquisas nessa área no Brasil.

No dia 12 de agosto de 2010 o colega Alexandre Santos Brandão irá realizar a apresentação de sua proposta de tese de doutorado (exame de qualificação) sobre "Controle Coordenado de um Helicóptero e um Robô Terrestre". O helicóptero, nesse caso, também é um robô, pois tem capacidade de voar de maneira autônoma. A apresentação ocorrerá às 14h, no Centro Tecnológico da Universidade Federal do Espírito Santo.

A pesquisa de Alexandre está sendo orientada pelos professores Mário Sarcinelli Filho, da UFES, e Ricardo Carelli (à direita na foto), da Universidad Nacional de San Juan (UNSJ), Argentina. A cooperação entre essas duas instituições existe há cerca de 10 anos e já resultou em vários trabalhos interessantes na área de robótica. Comentaremos um pouco mais sobre alguns desses trabalhos no futuro.

O Alexandre também desenvolveu um simulador (baseado em MATLAB) para testar as técnicas de controle propostas. O modelo do helicóptero no simulador inclui sua dinâmica de forma bastante completa. Algumas figuras que mostram o simulador em funcionamento estão a seguir.

O simulador desenvolvido pelo Alexandre também inclui modelos de robôs móveis terrestres e permite a simulação de vários robôs de maneira simultânea.

A foto abaixo mostra um dos helicópteros da UFES realizando um voo-teste de forma autônoma. O aluno de mestrado Lucas Vago Santana também participa da pesquisa, tendo sido responsável pelo desenvolvimento e montagem da eletrônica que possibilita as medições de altitude, orientação e acelerações do robô.


Venha conhecer mais sobre essa pesquisa: 12/08, Centro Tecnológico, UFES (campus de Goiabeiras, Vitória, ES).

Vejam um teste do sistema, com o helicóptero voando de forma autônoma! O computador que controla o helicóptero não está a bordo, recebendo os sinais de medição e enviando os sinais de comando via rádio.

Para quem está mais curioso, coloco a seguir o resumo da proposta de tese do Alexandre:

Este trabalho propõe um controlador não linear para um helicóptero autônomo (UAV) em missões de seguimento de trajetória no espaço aéreo 3D em cooperação com um veículo terrestre também autônomo (UGV). Inicialmente, é apresentado o modelo dinâmico da aeronave, obtido segundo as equações de Euler-Lagrange e segundo as equações de Newton-Euler. A primeira contribuição aqui apresentada é o projeto de uma lei de controle que considera o modelo não linear da aeronave sem utilizar qualquer estratégia de linearização, incluindo também a prova de estabilidade do sistema em malha fechada com uma solução analítica para a saturação dos sinais de controle. A segunda contribuição é a modelagem da aeronave com enfoque em sua característica de sistema sub-atuado e o projeto de um controlador baseado em sua dinâmica inversa. No que se refere às manobras de voo, primeiramente, restringiu-se a navegação do helicóptero a tarefas do tipo PVTOL (do inglês,Planar Vertical Takeoff and Landing), i.e., manobras de decolagem, planagem e aterrissagem vertical. Na sequência, as condições de restrição são relaxadas, a fim de observar o comportamento da aeronave durante tarefas de seguimento de trajetória no espaço tridimensional. Resultados experimentais e de simulação comprovam a eficiência dos controladores propostos nas tarefas de posicionamento e de seguimento de caminhos parametrizados no tempo. Por fim, este trabalho apresenta um esquema de controle coordenado de um helicóptero e um robô terrestre (ou um grupo de robôs terrestres), baseado em visão artificial. A abordagem de controle líder-seguidor é adotada durante a realização da missão de rastreamento do robô em terra, rotulado como líder da formação. É importante comentar que são adotados um controlador para o UAV e outro para o UGV, os quais operam de forma independente, o que caracteriza um esquema de controle descentralizado. A estabilidade dos controladores é comprovada pela convergência assintótica das variáveis de controle e de formação aos valores desejados durante as simulações, em conformidade com a análise teórica.

Até a próxima!